地鐵施工對鄰近建筑物的影響及數值分析摘 要:通過北京地鐵十號線勁松站—終點折返線區間隧道施工對周邊既有建筑物影響的數值分析,探討了隔離樁及隧道超前注漿措施對既有建筑物保護的作用,為類似工程提供了參考依據。關鍵詞:隔離樁,既有建筑物,側壁注漿,數值分析,地鐵1 工程概況 地鐵10號線一期工程(含奧運支線)線路起于北京海淀區藍靛廠,沿四環路、巴溝路、海淀南路、知春路、北土城路向東,斜穿北京市東北部的太陽宮地區后沿東三環路南下,經亮馬河、農展館、京廣中心、國貿、勁松到達一期終點。共設置23個地下站,線路全長約23km。 勁松站—終點區間結構設計起點里程為K24+289.68,終點里程為K24+684.284,長394.604m,區間位于北京市東三環東側輔路下,結構頂板覆土為13m~17m。隧道洞身主要穿過粉土層及粉質粘土層。區間隧道鄰近既有建筑物段右線為大跨雙線斷面,采用雙側壁導坑法施工,左線為單線馬蹄形斷面,采用臺階法施工,中間土柱厚4.3m,左線與既有建筑物(農光里21號樓)基礎水平間距為4.3m。2 數值分析2.1 數值分析的目的 隧道施工造成的沉降對建筑物的影響除傾斜外還含有基礎的撓曲變形,當沉降過大時,有可能導致建筑物基礎的斷裂及上部結構壓性裂縫的產生。因此在施工中應盡量把對建筑物的影響降至最低。為此進行數值模擬分析,其目的在于:1)通過數值分析,了解不同施工方案下地面和結構物的變形狀況,從中選擇合理的施工方案。研究不同開挖階段對地表和建筑物的影響情況等,從而對結構物的安全性作出評價。2)根據數值分析的結果,有針對性地提出解決方案。2.2 計算模型 計算采用北京軟腦有限公司2D—σ軟件,假定圍巖是各項同性連續介質,計算模型為彈性模型,施工階段采用平面應變有限元進行分析,厚度取1m。計算域在水平方向寬160m,下邊界取50m,隧道埋深16m。計算域內劃分2032個單元,共6277個結點,如圖1所示。
地表最大下沉36.17mm,發生在距右線隧道中心偏左2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁的效果也有所體現。2.3.3設隔離樁、側壁注漿 施工完成后各階段沉降量見表3。 地表最大下沉31.34mm,出現在右線斷面隧道中心左側2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁和注漿加固的效果也有所體現。設置隔離樁后建筑物差異沉降由13.56mm降至3.79mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉39.91mm變為36.17mm。原因主要是隔離樁設置后,阻隔了隧道開挖引起的地層變形。同時也可以看出在隔離樁與隧道之間的側壁進行注漿后的效果要優于只設隔離樁時的效果。建筑物差異沉降由3.79mm降至2.42mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉36.17mm變為31.34mm。3 結語 1)設置隔離樁加固地基的效果是非常明顯的,它能有效地阻隔隧道開挖所引起的地層變形向建筑物基礎的地層區域發展,而且側壁注漿也可以起到減小地表沉降的目的。2)兩隧道的開挖先后次序對于地表沉降和建筑物的安全性影響有所差別。先開挖距離建筑物較遠的隧道時地表沉降和建筑物的差異沉降較小。3)隔離樁與隧道間距的大小對于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。隔離樁與隧道的間距越小,地表沉降和建筑物的差異沉降也越小。但是隔離樁與隧道間距過小時,隧道施工會影響隔離樁,有可能造成隔離樁的破壞,從而影響隔離樁的效果。建議隔離樁與隧道的間距不宜低于1.5m,且盡量布置在靠近隧道的一側。4)施工工法對于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。5)建議在區間隧道與建筑物之間設置Φ800@1200mm的鉆孔灌注樁,左線隧道進行側壁注漿加固。同時加強監控量測,進行信息化施工,根據反饋信息,調整設計參數。參考文獻:[1]白玉成,宋瑞剛.地鐵隧道施工爆破對鄰近建筑物的影響判據[J].山西建筑,2006,32(6):113-114.
地表最大下沉36.17mm,發生在距右線隧道中心偏左2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁的效果也有所體現。2.3.3設隔離樁、側壁注漿 施工完成后各階段沉降量見表3。 地表最大下沉31.34mm,出現在右線斷面隧道中心左側2m處,原因可能是建筑物荷載的影響,同時隔離樁和注漿加固的效果也有所體現。設置隔離樁后建筑物差異沉降由13.56mm降至3.79mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉39.91mm變為36.17mm。原因主要是隔離樁設置后,阻隔了隧道開挖引起的地層變形。同時也可以看出在隔離樁與隧道之間的側壁進行注漿后的效果要優于只設隔離樁時的效果。建筑物差異沉降由3.79mm降至2.42mm,地表沉降也有所降低,由最大下沉36.17mm變為31.34mm。3 結語 1)設置隔離樁加固地基的效果是非常明顯的,它能有效地阻隔隧道開挖所引起的地層變形向建筑物基礎的地層區域發展,而且側壁注漿也可以起到減小地表沉降的目的。2)兩隧道的開挖先后次序對于地表沉降和建筑物的安全性影響有所差別。先開挖距離建筑物較遠的隧道時地表沉降和建筑物的差異沉降較小。3)隔離樁與隧道間距的大小對于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。隔離樁與隧道的間距越小,地表沉降和建筑物的差異沉降也越小。但是隔離樁與隧道間距過小時,隧道施工會影響隔離樁,有可能造成隔離樁的破壞,從而影響隔離樁的效果。建議隔離樁與隧道的間距不宜低于1.5m,且盡量布置在靠近隧道的一側。4)施工工法對于地表沉降和建筑物的差異沉降也有一定的影響。5)建議在區間隧道與建筑物之間設置Φ800@1200mm的鉆孔灌注樁,左線隧道進行側壁注漿加固。同時加強監控量測,進行信息化施工,根據反饋信息,調整設計參數。參考文獻:[1]白玉成,宋瑞剛.地鐵隧道施工爆破對鄰近建筑物的影響判據[J].山西建筑,2006,32(6):113-114.
